一．行業(yè)背景

    隨著新能源電動(dòng)汽車充電樁項(xiàng)目的蓬勃興起，在國內(nèi)各地電動(dòng)汽車充電站也紛紛涌現(xiàn)！

    充電樁是電動(dòng)力車的電站，其功能類似于加油站里面的加油機(jī)。每個(gè)充電樁都裝有充電插頭，充電樁可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)，為各種型號(hào)的電動(dòng)車充電。電動(dòng)汽車充電樁采用的是交、直流供電方式，需要特制的充電卡刷卡使用，充電樁顯示屏能顯示充電量、費(fèi)用、充電時(shí)間等數(shù)據(jù)。充電樁作為加油站、小區(qū)電動(dòng)汽車充電狀態(tài)的人機(jī)交互產(chǎn)品。可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)充電和計(jì)電度量充電。卡內(nèi)預(yù)先充值，每次充電后根據(jù)電度數(shù)自動(dòng)從卡中減去，并打印出票據(jù)。

圖1.1 充電樁

二.充電樁系統(tǒng)需求

支持本地顯示、觸摸屏輸入及按鍵輸入；

用戶通過非接觸式 IC 卡刷卡充電；

通過顯示屏能夠進(jìn)行充電方式選擇、充電狀態(tài)顯示、充電計(jì)費(fèi)查詢、消費(fèi)金額顯示及余額查詢；

根據(jù)用戶選擇的充電方式控制充電機(jī)對(duì)汽車電池充電；

支持消費(fèi)單據(jù)打??；

能夠監(jiān)測汽車電池的電壓、電流、溫度；

支持外接電度表；

支持語音提示；

通過紅外對(duì)充電樁上參數(shù)進(jìn)行配置，以及數(shù)據(jù)查詢；

能夠通過 CAN、以太網(wǎng)或 GPRS 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

本地大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)（圖片、充電記錄等）；

支持遠(yuǎn)程升級(jí)應(yīng)用程序；

大尺寸LCD顯示屏支持。

三．方案概述

充電樁內(nèi)部設(shè)備較多，且大部分是RS-232接口，如果每一個(gè)設(shè)備都使用一條電纜接到工控主板上，則會(huì)使內(nèi)部電路相當(dāng)復(fù)雜，可靠性和電磁兼容性也會(huì)大打折扣。采用CAN總線通信，可以降低信號(hào)線復(fù)雜度，還可方便擴(kuò)展更多設(shè)備。產(chǎn)品方案如下圖2.1所示。

圖2.1 充電樁系統(tǒng)方案

    充電樁數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互主要通過工控主板來實(shí)現(xiàn)。它采用飛思卡爾IMX6 A9架構(gòu)ARM CPU，工作頻率達(dá)1GHz，預(yù)裝linux+QT操作系統(tǒng)。主要如下：

• 接口豐富：板載6路RS-232、2路CANBus；
• 數(shù)據(jù)處理、通訊能力強(qiáng)，CAN驅(qū)動(dòng)程序穩(wěn)定可靠，總線負(fù)載高時(shí)不丟幀；
• 1路10/100M以太網(wǎng)接口；
• 直接支持LCD顯示，支持分辨率可達(dá)1366×768，可用于軟件UI及廣告播放；
• 支持大尺寸觸摸屏；
• 音頻接口（支持音頻輸出與麥克風(fēng)輸入）；
• SD卡接口；
• 工控板所有元器件均符合工業(yè)級(jí)-40~+85℃要求。

四．關(guān)鍵指標(biāo) 

1、CAN穩(wěn)定通訊

    在充電樁中的開發(fā)，通過CAN與汽車的電池系統(tǒng)控制及信息交互是產(chǎn)品中核心功能，所以在這CAN通訊過程中不丟幀是至關(guān)重要的,CAN控制器的數(shù)據(jù)包硬件FIFO具有64幀數(shù)據(jù)包緩沖能力，硬件通訊上毫無瓶頸。并且產(chǎn)品的CAN驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過多年的CAN總線行業(yè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能做到總線高負(fù)載率情況下不丟幀！

2、視頻播放

   工控板可以支持可達(dá)1920х1080的高清分辨顯示，可滿足充電樁上的圖片及廣告顯示要求。 

3、消費(fèi)單據(jù)打印

   打印的數(shù)據(jù)主要為消費(fèi)內(nèi)容，要求小型化，打印速度快，可靠性高，打印字符清晰等特性。 

4、刷卡記錄交易信息

   用戶通過非接觸式 IC 卡刷卡充電，是一個(gè)基本的功能?？芍С?PLUS CPU、MIFARE Desfire（CPU 卡）、MIFARE S50/S70、MIFARE 0 ultralight、MIFARE Pro，它采用小型、大規(guī)模集成電路封裝，具有易用、可靠、多樣和體積小等特點(diǎn)，可幫助您方便、快捷地將當(dāng)今流行的非接觸式 IC 卡技術(shù)融入您的系統(tǒng)中，提高您的產(chǎn)品檔次。 

5、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸

   充電站內(nèi)，充電樁與充電站監(jiān)控中心通信的主要數(shù)據(jù)為控制和小數(shù)據(jù)量的采集信息，要求在充電樁運(yùn)作過程中監(jiān)控的實(shí)時(shí)性比較高，一旦出現(xiàn)意外情況可以第一時(shí)間采取措施。且隨著充電站的迅猛發(fā)展，無人監(jiān)守的自助式充電站也會(huì)成為趨勢，此時(shí)遠(yuǎn)程的集中監(jiān)控和意外應(yīng)急也愈顯重要，故采用“CAN+以太網(wǎng)”雙網(wǎng)冗余的數(shù)據(jù)傳輸方式，確保電站各個(gè)充電樁的安全和數(shù)據(jù)順暢與可靠。 

   有些充電樁會(huì)需要無線通訊，通過GPRS/3G模塊遠(yuǎn)程將交易信息上傳達(dá)服務(wù)中心，這樣的需求，可以在此方案上便捷添加. 

6、環(huán)境可靠性測試

   根據(jù)《電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中通用要求指出：充電機(jī)的工作環(huán)境溫度為-20℃~50℃，并具有一定的抗震能力。工控板通過了工業(yè)四級(jí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可穩(wěn)定工作在-40℃~85℃環(huán)境下。采用基本全部貼片元器件，抗震性能優(yōu)異，且所有器件均選用工業(yè)級(jí)器件。 

7、電磁兼容性測試

   充電樁內(nèi)電子設(shè)備的電磁敏感度要符合GB 6833系列標(biāo)準(zhǔn)。 

8、支持遠(yuǎn)程應(yīng)用升級(jí)

   通訊系統(tǒng)采用以太網(wǎng)冗余傳輸結(jié)構(gòu)，在升級(jí)應(yīng)用程序及系統(tǒng)時(shí)，可通過以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程統(tǒng)一升級(jí)。